中频炉的炉衬材料是什么?

传统中频炉炉衬材料有三种,一种为酸性炉衬,由石英砂干式捣打成型,黏结剂为硼砂或硼酸;另一种为镁砂干式捣打成型,黏结剂一样也是硼砂或硼酸。最后一种为中性炉衬,由高铝矾土熟料捣打成型。近几年随着技术的发展,各种新材料的出现,中频炉炉衬材料中也出现了许多新的炉衬材料。

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  1、酸性炉衬
    酸性炉衬主要是石英砂,它价格低廉,分布广泛,绝缘性好,施工要求低,应用时缺陷少,生产比较稳定,但石英砂耐火度低,对铸造大型中频炉就不能满足要求了。并且在升温过程中存在二次相变化,尺寸稳定性差,化学稳定性也不理想,容易和炉渣反应而造成侵蚀。为了避免这些缺点可采用电熔石英,它含量高,二氧化硅含量大于99%,耐火度明显提高,接近熔点,并且升温时不存在二次相变,不存在升温尺寸变化,热震稳定性也大为提高。
  2、中性炉衬
    采用电熔刚玉作为中频炉炉衬,由于白刚玉熔点高达2050℃,硬度高达八级,耐磨、耐高温,化学稳定性也比石英好。适用于高温铸钢或大型炉炉衬。特点是同样有相变及热膨胀系数大的缺点,在实践中加入尖晶石微粉可明显提高抗侵蚀性及尺寸稳定性。
  3、碱性炉衬
    传统碱性炉衬采用镁砂干式捣打成型,优点是耐火度高,接近2800℃,缺点是膨胀系数大,易开裂,镁砂炉衬耐侵蚀,寿命长,价格低,应用十分广泛,使用时加入白刚玉微粉或尖晶石微粉明显提高使用寿命。
  4、尖晶石炉衬
    尖晶石炉衬是一种新型的炉衬材料,它采用氧化铝和氧化镁成型,高温烧成或电熔预合成尖晶石,再按要求生产各种颗粒规格,用作中频炉衬,结合剂仍采用硼砂或硼酸,它并具白刚玉炉衬、镁砂炉衬的优点,而避免了其缺点,是大型中频炉衬及高温炉衬的发展方向。许多进口炉衬材料属这一类型。
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  5、炉衬材料的新工艺、新材料
    ①在传统炉衬材料中加入超微粉(大多在几个微米),可提高炉衬材料的耐侵蚀性、热震稳定性,如硅微粉、氧化铝微粉、白刚玉微粉、尖晶石微粉等。
  ②干法成型。传统炉衬均采用干粉干式捣打成型,缺点是易层析,造成空洞等缺陷。半干法中加入2%~3%水拌料,减少层析,整体性好,也不会造成太大危害,只需低温烘炉时间略长一点。
  ③半干法成型加入纯铝酸钙水泥,用纯酸性或中性炉衬;而在碱性炉衬中加入氧化镁、六偏磷酸钠等。
炉衬材料的配方、配比
    炉衬材料必须具备以下物理化学特性:
    (1)高耐火度钢铁熔炼温度在1500~1700℃,炉衬材料必须能长时间承受高温作用而不熔损。
    (2)线膨胀和体膨胀系数小在烧结过程中炉衬材料会产生热胀冷缩,过多的膨胀或收缩会引起烧结层产生裂纹。加入硼酸会降低石英电炉的体积变化率和线收缩率,减少产生裂纹的机率。
    (3)好的急冷急热性在使用过程中炉衬被周期地加热和冷却,伴随着的热胀冷缩会使电炉内产生应力以致开裂。炉衬材料良好的耐急冷急热性是避免材料产生裂纹的重要特性。影响炉衬急冷急热性好坏的因素有砂粒配比、打结致密度、耐火材料的膨胀系数。所以适当增加中颗粒和大颗粒耐火材料,增加打结致密度,选用膨胀系数小的材料会获得耐急冷急热性好的炉衬。
    (4)能抵抗炉渣的侵蚀。
    (5)绝缘性好电炉内的金属和感应器之间有几十到几百伏电位差,炉衬材料必须有足够的绝缘性以免击穿。Fe2O3和Fe3O4等铁磁性物质能显著降低绝缘性,必须仔细精选,提高炉衬材料的纯度。
    根据炉衬材料的化学性质,有三种电炉:  
    1)碱性电炉,用CaO、MgO、ZrO2、BeO、ThO2等制作,其中应用最普遍的是MgO,其它耐火材料价格高很少使用;
    2)酸性电炉,用SiO2制造;
    3)中性电炉,用石墨;Al2O3·MgO;Al2O3·ZrO2·SiO2制造,多用于冶炼高合金材料。



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